Thứ Ba, Tháng Hai 20, 2024
Trang chủ » Blog » Hydro xanh và vai trò của nó trong chuyển đổi năng lượng

Hydro xanh và vai trò của nó trong chuyển đổi năng lượng

Viết bởi admin
0 comment 3 phút đọc

Hydro xanh thường được coi là một công nghệ kỳ diệu. Nó biến đổi điện từ các nguồn tái tạo và nước thành khí có thể được lưu trữ, vận chuyển và sử dụng làm nguyên liệu trong công nghiệp, làm nhiên liệu vận chuyển, làm nhiên liệu sưởi ấm hoặc tạo ra điện trong các ứng dụng khác nhau. Việc sản xuất hydro xanh chỉ tạo ra oxy như một sản phẩm phụ và việc sử dụng nó chỉ tạo ra nước.

Những người ủng hộ thấy rằng nó đóng một vai trò mạnh mẽ trong bối cảnh năng lượng trong tương lai, với khoảng 20% tổng năng lượng được cung cấp vào năm 2050.

Các nhà phân tích khác nhận thấy vai trò khiêm tốn hơn nhiều, có thể chỉ giới hạn ở việc thay thế hydro xám (là hydro được sản xuất bằng nhiên liệu hóa thạch như khí đốt tự nhiên hoặc than đá) hiện tại làm nguyên liệu công nghiệp, cộng với việc sử dụng trong một số lĩnh vực khó giảm bớt khác như ngành thép, nơi hydro có thể được sử dụng để khử quặng sắt trực tiếp.

Công nghệ sản xuất hydrogen đã có từ hai thế kỷ trước… trong phòng thí nghiệm cũng như ở dạng thí điểm và đơn vị quy mô nhỏ. Chỉ có một nhà máy quy mô lớn ở Na Uy đã hoạt động được một thời gian đáng kể (thực tế là hơn 60 năm).

Sự thành công của hydro xanh sẽ phụ thuộc vào:

  • Bổ sung với pin. Hydro và pin đều là những cách để lưu trữ điện tái tạo, nhưng mỗi loại đều có những đặc điểm riêng. Pin sẽ có thời lượng ngắn hơn – từ một giờ đến 12 giờ. Pin cũng thực hiện các trường hợp sử dụng khác mà H2 sẽ không dễ dàng thực hiện được, chẳng hạn như quản lý Volt/VAr, làm mịn quang điện, làm mịn tải, chuyển đổi liền mạch sang chế độ đảo, v.v. Hydro có thể hỗ trợ tạo tải cơ sở từ bộ lưu trữ năng lượng. H2 sẽ hỗ trợ lưu trữ năng lượng trong thời gian dài, với dung lượng lưu trữ hàng ngày hoặc thậm chí hàng tháng. Lưu ý rằng việc lưu trữ nhiệt trong các ứng dụng công nghiệp có thể là một giải pháp thay thế hoặc bổ sung.
  • Tạo ra chuỗi cung ứng và nhu cầu phù hợp. Cần phải xác định và đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng tái tạo giá rẻ, có thể chỉ sẵn có vào những thời điểm ngẫu nhiên (và do đó không phải 24/7). Ngoài ra còn có nhu cầu đảm bảo nhu cầu mà ngày nay không tồn tại hoặc đã được bao phủ bởi hydro xám (có giá thấp hơn nhiều). Việc tạo ra các cụm hydro trong khu vực, kết hợp các trang trại năng lượng tái tạo, sản xuất hydro và một số khách hàng công nghiệp đã cam kết là một cách tiếp cận được một số nhóm thúc đẩy.
  • Nắm vững lượng phát thải oxit nitơ (NOx) trong các quá trình đốt hydro khác nhau (tua bin khí, động cơ đốt trong, nồi hơi, v.v.). Tốc độ ngọn lửa cao hơn của quá trình đốt cháy hydro làm tăng nhiệt độ ngọn lửa cục bộ, điều này có thể tạo ra hàm lượng NOx cao. Khí thải NOx tạo ra mưa axit, nạn phá rừng và các bệnh về hô hấp. Mỹ phải mất 15 năm để cải thiện các quy định về khí thải đối với NOx và 15 năm nữa để ngành điện giảm được 84% NOx. Lưu ý rằng mối quan tâm này có giá trị đối với tất cả các ‘màu’ của hydro, có thể là xanh lục, xanh lam hoặc xám.
  • Giảm giá điện tái tạo. Ngay cả với năng lượng tái tạo chi phí thấp (<$30/MWh) và sản xuất hydro hiệu suất cao (>75% quy trình), chi phí của hydro xanh có thể sẽ là 1,5 – 2 USD/kg, tương đương khoảng 12 – 15 USD/MMBtu vào năm 2030. Một nửa thế giới, đây là một mức giá tốt đối với nửa còn lại thì đây là một chi phí quá cao. Sự liên quan của hydro xanh có thể phụ thuộc vào quy định của địa phương như thuế carbon. Người ta cũng cần tích hợp tính không liên tục của điện tái tạo. Nó có thể không được cung cấp vĩnh viễn với số lượng lớn, có nghĩa là nhà máy sản xuất hydro xanh có thể không hoạt động 24/7/365, điều này làm tăng chi phí sản xuất trung bình do khấu hao vốn đầu tư chậm hơn, đặc biệt là khi hoạt động không liên tục sẽ dẫn đến việc lựa chọn máy điện phân PEM, đòi hỏi vốn đầu tư cao hơn.
  • Sự sẵn có và sự trợ cấp lâu dài của chính phủ. Một số chính phủ ngày nay đã cam kết tài trợ cho các dự án hydro xanh, nhưng nguồn tài chính công có thể chuyển sang các khoản trợ cấp và tài trợ ngắn hạn hơn để giảm thiểu tác động của Covid. Các nhà điều hành dự án hydro xanh có thể cần phải chuyển sang hợp tác công tư giữa các cơ quan chính phủ và vốn tư nhân.
  • Giảm chi phí của máy điện phân. Chi phí máy điện phân hiện nay vào khoảng 850 USD/kW, nhưng các nhà cung cấp đang trên đường đạt được hiệu quả kinh tế nhờ quy mô và học theo hiệu ứng đường cong. Máy điện phân có giá 300 USD/kW đã có sẵn ở Trung Quốc và ước tính hợp lý cho thấy máy điện phân có thể được cung cấp rộng rãi với giá 200 USD/kW vào năm 2030 và 100 USD/kW vào năm 2050.
  • Giảm chi phí hydro xanh Cân bằng của nhà máy, đảm bảo năng suất và thời gian hoạt động, kết nối với lưới điện, tài trợ cho việc cung cấp điện tái tạo. Những chủ đề này thường bị bỏ qua vì nhiều chủ đề tập trung vào chính máy điện phân.
    • Nhưng trước tiên, việc lựa chọn công nghệ điện phân phải được quyết định bởi đặc tính thường xuyên hoặc không liên tục của nguồn điện (máy điện phân kiềm có thời gian khởi động rất dài, máy điện phân PEM có thể tăng tốc nhanh hơn nhưng đắt hơn).
    • Khi đó, Cân bằng Nhà máy, công trình dân dụng, hệ thống điện, hệ thống điều khiển và khử muối trong nước biển có thể tiêu tốn nhiều chi phí hơn so với chi phí của máy điện phân (đặc biệt là với công nghệ kiềm). Tất cả những chi phí này cần phải được tối ưu hóa vì cho đến nay có rất ít điểm chuẩn.
    • Cuối cùng, có rất ít tiêu chuẩn về vận hành những nhà máy như vậy. Những loại hệ thống kiểm soát nào có liên quan nhất? Cần bao nhiêu người vận hành? Làm thế nào để tổ chức quản lý hiệu suất và bảo trì tài sản? Làm thế nào để đảm bảo tối ưu hóa thời gian hoạt động và tỷ lệ sản xuất?

Có nhiều điều liên quan đến việc lựa chọn một chiếc ô tô hơn là loại và hiệu suất của động cơ. Đầu tiên, bạn muốn mua một chiếc ô tô, cho thuê hay tận hưởng khi cần một chiếc ‘ô tô như một dịch vụ’? Sau đó, bạn có thể chọn thương hiệu hoặc sản xuất trên mạng lưới đại lý và cửa hàng sửa chữa có sẵn, với chương trình tài chính hấp dẫn, danh tiếng về độ tin cậy, kích thước, sự thoải mái hoặc các tiện ích khác nhau.

Tương tự như vậy, một dự án nhà máy sản xuất H2 xanh nên bắt đầu bằng việc xác định nguồn điện tái tạo sẽ đến từ đâu và nguồn H2 được tạo ra sẽ đi đến đâu. Sự gián đoạn trong nguồn điện sẵn có hoặc nguồn cung cấp là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn công nghệ điện phân cũng như trong thiết kế BOP. Nhà máy có mua năng lượng tái tạo từ thị trường không? Loại PPA nào có thể được đảm bảo với các tiện ích địa phương? Hay nó sẽ có trang trại gió hoặc năng lượng mặt trời liên quan? Và làm thế nào để tài trợ cho việc đó?

Hệ sinh thái và cụm công nghiệp hoàn chỉnh phải được tổ chức với sự hỗ trợ từ nguồn tài chính công và tư nhân phù hợp.

Sau đó, thiết kế của nhà máy hoàn chỉnh cần phải được tối ưu hóa. Bản song sinh kỹ thuật số từ giai đoạn đầu sẽ hỗ trợ tối ưu hóa trong thiết kế, vận hành, vận hành và bảo trì.

Cách tiếp cận và triển khai theo mô-đun có thể được quan tâm, nhưng một lần nữa nó phải được tối ưu hóa, đặc biệt là về việc tăng cường cơ sở hạ tầng điện và điều khiển.

Thiết kế điện cho một hệ thống lớn như vậy thường có thể được cải thiện 20% so với thiết kế ‘lần đầu tiên’ khi áp dụng chuyên môn và công cụ phù hợp.

Bộ điều khiển của một nhà máy như vậy cần phải đủ hoàn chỉnh, với khả năng vận hành từ xa (và an ninh mạng) phù hợp nếu người ta muốn tránh có hàng chục người vận hành, ở chế độ 24/7… đó là rủi ro ở những nhà máy đầu tiên sẽ có không có điểm chuẩn.

Việc quản lý hiệu suất tài sản của nhà máy cũng phải được tối ưu hóa để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

Tóm lại: bạn có thể chọn ô tô của mình dựa trên hiệu suất thuần túy của động cơ, nhưng có thể bạn muốn nhận được lời khuyên đúng đắn và chọn sự hỗ trợ phù hợp từ nguồn tài chính đến hiệu suất tổng thể được tối ưu hóa và thời gian hoạt động.

Bài viết được dịch từ nguồn: blog.se.com

Để lại nhận xét

Đăng ký nhận bản tin để nhận thông tin bài viết mới

© 2023 ELAS. All Rights Reserved 

Vui lòng ghi rõ nguồn khi phát hành lại bài viết trên website khác!